Hoornvlies

Het hoornvlies is het voorste deel van de buitenste oogkapsel. Het hoornvlies is het belangrijkste brekende medium in het optische systeem van het oog.

Het hoornvlies beslaat 1/6 van het oppervlak van de buitenste oogkapsel en heeft de vorm van een convex-concave lens. In het midden is de dikte 450-600 µm en aan de periferie 650-750 µm. Hierdoor is de kromtestraal van het buitenoppervlak groter dan de kromtestraal van het binnenoppervlak en bedraagt gemiddeld 7,7 mm. De horizontale diameter van het hoornvlies (11 mm) is iets groter dan de verticale (10 mm). De limbus - een doorschijnende overgangslijn van het hoornvlies naar de sclera - is ongeveer 1 mm breed. Het binnenste deel van de limbuszone is transparant. Deze eigenschap zorgt ervoor dat het hoornvlies lijkt op een horlogeglas in een ondoorzichtig montuur.

Rond de leeftijd van 10-12 jaar bereiken de vorm, de grootte en de optische sterkte van het hoornvlies de karakteristieke parameters van een volwassene. Op oudere leeftijd vormt zich soms een ondoorzichtige ring langs de periferie, concentrisch met de limbus, door de afzetting van zouten en lipiden - de zogenaamde seniele boog, ook wel arcus senilis genoemd.

In de dunne structuur van het hoornvlies worden 5 lagen onderscheiden die specifieke functies vervullen. In de dwarsdoorsnede is te zien dat 9/10 van de dikte van het hoornvlies wordt ingenomen door een eigen substantie: het stroma. Aan de voor- en achterkant is het bedekt met elastische membranen, waarop respectievelijk het voorste en achterste epitheel zich bevinden.

Het hoornvlies heeft een gemiddelde diameter van 11,5 mm (verticaal) en 12 mm (horizontaal). Het bestaat uit de volgende lagen:

1. Het epitheel (meerlagig, plaveiselcel en niet-keratiniserend) bestaat uit: Een monolaag van basale prismatische cellen, verbonden met de onderliggende basale membraan door ioloulesmosomen.
   • Twee tot drie rijen vertakte, vleugelvormige cellen.
   • Twee lagen van oppervlakkige plaveiselcellen.
   • Het oppervlak van de buitenste cellen wordt vergroot door microplooien en microvilli, die de hechting van mucine vergemakkelijken. Binnen enkele dagen worden de oppervlaktecellen afgestoten. Dankzij het extreem hoge regeneratieve vermogen van het epitheel ontstaan er geen littekens.
   • Epitheliale stamcellen, voornamelijk gelegen in de bovenste en onderste limbus, zijn essentieel voor het behoud van een normaal hoornvliesepitheel. Dit gebied fungeert tevens als barrière om conjunctivale groei op het hoornvlies te voorkomen. Een disfunctie of tekort aan limbale stamcellen kan leiden tot chronische epitheliale defecten, conjunctivale groei op het hoornvliesoppervlak en vascularisatie.
2. Het membraan van Bowman is een celloze, oppervlakkige laag van het stroma. Beschadiging ervan leidt tot littekenvorming.
3. Het stroma beslaat ongeveer 90% van de totale dikte van het hoornvlies en bestaat voornamelijk uit correct georiënteerde collageenvezels, waarvan de ruimte opgevuld is met de hoofdsubstantie (chondroïtinesulfaat en keratansulfaat) en gemodificeerde fibroblasten (keratocyten).
4. Het membraan van Descemet bestaat uit een netwerk van fijne collageenvezels en bestaat uit een voorste verbindingszone, die zich in utero ontwikkelt, en een achterste niet-verbindingszone, die gedurende het hele leven bedekt blijft met een laag endotheel.
5. Het endotheel bestaat uit een monolaag van hexagonale cellen en speelt een essentiële rol bij het in stand houden van de conditie van het hoornvlies en het voorkomen van zwelling onder invloed van de oogdruk. Het heeft echter geen regenererend vermogen. Met de leeftijd neemt het aantal cellen geleidelijk af; de resterende cellen, die in omvang toenemen, vullen de vrijgekomen ruimte op.

Het hoornvlies wordt overvloedig geïnnerveerd door zenuwuiteinden van de eerste tak van de nervus trigeminus. Er wordt onderscheid gemaakt tussen subepitheliale en stromale zenuwplexussen. Hoornvliesoedeem is de oorzaak van kleurafwijkingen en het optreden van het symptoom "regenboogcirkels".

Het niet-verhoornende voorste hoornvliesepitheel bestaat uit verschillende rijen cellen. De binnenste daarvan is een laag hoge, prismatische basale cellen met grote kernen, germinatieve cellen genoemd, oftewel embryonale cellen. Door de snelle proliferatie van deze cellen wordt het epitheel vernieuwd en worden defecten aan het hoornvliesoppervlak gedicht. De twee buitenste lagen van het epitheel bestaan uit scherp afgeplatte cellen, waarvan zelfs de kernen parallel aan het oppervlak liggen en een vlakke buitenrand hebben. Dit zorgt voor de ideale gladheid van het hoornvlies. Tussen de integumentaire en basale cellen bevinden zich 2-3 lagen meervoudig vertakte cellen die de gehele structuur van het epitheel bijeenhouden. Het traanvocht geeft het hoornvlies een spiegelende gladheid en glans. Door de knipperbewegingen van de oogleden vermengt het zich met het secreet van de klieren van Meibom en de gevormde emulsie bedekt het hoornvliesepitheel met een dun laagje in de vorm van een precorneale film. Dit egaliseert het optische oppervlak en beschermt het tegen uitdroging.

Het hoornvliesepitheel heeft het vermogen om zich snel te regenereren en beschermt het hoornvlies tegen schadelijke omgevingsinvloeden (stof, wind, temperatuurschommelingen, zwevende en gasvormige giftige stoffen, thermische, chemische en mechanische verwondingen). Uitgebreide posttraumatische, niet-geïnfecteerde erosies in een gezond hoornvlies sluiten zich binnen 2-3 dagen. Epithelialisatie van een kleincellig defect is zelfs in het oog van een overledene zichtbaar in de eerste uren na overlijden, indien het geïsoleerde oog in een thermostaat wordt geplaatst.

Onder het epitheel bevindt zich een dun (8-10 µm) structuurloos membraan aan de voorste rand – het zogenaamde membraan van Bowman. Dit is het gehyaliniseerde bovenste deel van het stroma. Aan de periferie loopt dit membraan door en reikt het niet verder dan 1 mm tot de limbus. Het sterke membraan behoudt de vorm van het hoornvlies wanneer het wordt aangeraakt, maar is niet bestand tegen de werking van microbiële toxines.

De dikste laag van het hoornvlies is het stroma. Het hoornvliesstroma bestaat uit de dunste plaatjes die zijn opgebouwd uit collageenvezels. De plaatjes liggen parallel aan elkaar en aan het hoornvliesoppervlak, maar elk plaatje heeft zijn eigen richting van collageenfibrillen. Deze structuur zorgt voor de stevigheid van het hoornvlies. Elke oogchirurg weet dat het vrij moeilijk of zelfs onmogelijk is om met een niet al te scherp mesje een gaatje in het hoornvlies te maken. Tegelijkertijd prikken vreemde voorwerpen die met hoge snelheid wegvliegen er dwars doorheen. Tussen de hoornvliesplaten bevindt zich een systeem van communicerende spleten waarin zich keratocyten (hoornvlieslichaampjes) bevinden, dit zijn veelvertakte platte cellen - fibrocyten - die samen een dun syncytium vormen. Fibrocyten spelen een rol bij de wondgenezing. Naast dergelijke vaste cellen zijn er ook zwervende cellen - leukocyten - aanwezig in het hoornvlies, waarvan het aantal snel toeneemt in de ontstekingshaard. De hoornvliesplaten worden aan elkaar gehecht door een hechtmiddel dat zwavelhoudend zout van sulfohyaluronzuur bevat. Het mucoïde cement heeft dezelfde brekingsindex als de vezels van de hoornvliesplaten. Dit is een belangrijke factor voor de transparantie van het hoornvlies.

Van binnenuit grenst de elastische achterste randplaat, het zogenaamde membraan van Descemet, aan het stroma, met dunne fibrillen van een op collageen lijkende substantie. Vlakbij de limbus verdikt het membraan van Descemet zich en splitst zich vervolgens in vezels die het trabeculaire apparaat van de iridocorneale hoek van binnenuit bedekken. Het membraan van Descemet is losjes verbonden met het corneastroma en vormt plooien als gevolg van een scherpe daling van de intraoculaire druk. Wanneer het hoornvlies wordt doorgesneden, trekt het membraan van Descemet zich samen en beweegt het vaak weg van de randen van de incisie. Wanneer deze wondoppervlakken op één lijn liggen, raken de randen van de elastische achterste randplaat elkaar niet, waardoor het herstel van de integriteit van het membraan van Descemet enkele maanden wordt vertraagd. De sterkte van het hoornvlieslitteken als geheel hangt hiervan af. Bij brandwonden en etterende ulcera wordt de hoornvliessubstantie snel vernietigd en kan alleen het membraan van Descemet de werking van chemische en proteolytische middelen zo lang weerstaan. Als het membraan van Descemet alleen tegen de achtergrond van een ulceratief defect blijft staan, dan puilt het onder invloed van de intraoculaire druk naar voren in de vorm van een blaasje (descemetocele).

De binnenste laag van het hoornvlies is het zogenaamde achterste epitheel (voorheen endotheel of epitheel van Descemet genoemd). De binnenste laag van het hoornvlies bestaat uit een enkelvoudige rij platte, hexagonale cellen die door middel van cytoplasmatische uitlopers aan het basale membraan vastzitten. Dunne uitlopers zorgen ervoor dat deze cellen zich kunnen uitrekken en samentrekken bij veranderingen in de intraoculaire druk en op hun plaats blijven. Tegelijkertijd verliezen de cellichamen het contact met elkaar niet. Aan de uiterste periferie bedekt het achterste epitheel, samen met het membraan van Descemet, de corneosclerale trabeculae van de filtratiezone van het oog. Er bestaat een hypothese dat deze cellen van gliale oorsprong zijn. Ze wisselen niet uit, waardoor ze langleverig kunnen worden genoemd. Het aantal cellen neemt af met de leeftijd. Onder normale omstandigheden zijn de cellen van het achterste hoornvliesepitheel niet in staat tot volledige regeneratie. Defecten worden vervangen door de sluiting van aangrenzende cellen, wat leidt tot uitrekken en toenemen van de cellen. Een dergelijk substitutieproces kan niet eindeloos duren. Normaal gesproken heeft een persoon van 40-60 jaar 2200 tot 3200 cellen per 1 mm² achterste hoornvliesepitheel. Wanneer hun aantal afneemt tot 500-700 per 1 mm², kan oedeemvormige corneadystrofie ontstaan. In de afgelopen jaren zijn er meldingen geweest dat onder bijzondere omstandigheden (ontwikkeling van intraoculaire tumoren, ernstige verstoring van de weefselvoeding) daadwerkelijke deling van individuele cellen van het achterste hoornvliesepitheel in de periferie kan worden waargenomen.

De monolaag van achterste hoornvliesepitheelcellen functioneert als een pomp met dubbele werking: hij voedt het hoornvliesstroma met organische stoffen en voert metabole producten af. Het achterste epitheel wordt gekenmerkt door selectieve permeabiliteit voor verschillende ingrediënten. Het achterste epitheel beschermt het hoornvlies tegen overmatige verzadiging met intraoculaire vloeistof.

Het verschijnen van zelfs kleine openingen tussen cellen leidt tot hoornvliesoedeem en een afname van de transparantie ervan. Veel kenmerken van de structuur en fysiologie van achterste epitheelcellen zijn de laatste jaren bekend geworden dankzij de opkomst van de intravitale spiegelbiomicroscopie.

Het hoornvlies heeft geen bloedvaten, waardoor de uitwisselingsprocessen in het hoornvlies erg traag verlopen. Deze uitwisselingsprocessen vinden plaats dankzij het vocht in de voorste oogkamer, traanvocht en kleine bloedvaten van het pericorneale netwerk, dat zich rondom het hoornvlies bevindt. Dit netwerk wordt gevormd door de vertakkingen van de conjunctivale, ciliaire en episclerale vaten, waardoor het hoornvlies reageert op ontstekingsprocessen in de conjunctiva, sclera, iris en corpus ciliare. Een dun netwerk van capillaire vaten langs de omtrek van de limbus dringt het hoornvlies slechts 1 mm binnen.

Ondanks het feit dat het hoornvlies geen bloedvaten bevat, is het wel rijkelijk voorzien van zenuwvezels, die worden gevormd door trofische, sensorische en autonome zenuwvezels.

Stofwisselingsprocessen in het hoornvlies worden gereguleerd door trofische zenuwen die ontspringen uit de drielingzenuw en de aangezichtszenuw.

De hoge gevoeligheid van het hoornvlies wordt veroorzaakt door het systeem van lange ciliaire zenuwen (uit de oogheelkundige tak van de nervus trigeminus), die een perilimbale zenuwvlecht rond het hoornvlies vormen. Bij binnenkomst in het hoornvlies verliezen ze hun myelineschede en worden ze onzichtbaar. Het hoornvlies heeft drie lagen zenuwvlechten: in het stroma, onder het basale membraan en subepitheliaal. Dichter bij het hoornvliesoppervlak worden de zenuwuiteinden dunner en dichter verweven.

Elke cel van het voorste hoornvliesepitheel heeft een eigen zenuwuiteinde. Dit verklaart de hoge tastgevoeligheid van het hoornvlies en de scherpe pijn wanneer de gevoelige uiteinden blootliggen (erosie van het epitheel). De hoge gevoeligheid van het hoornvlies ligt ten grondslag aan zijn beschermende functie: zo treedt er bij een lichte aanraking van het hoornvliesoppervlak, of bij een windvlaag, een onvoorwaardelijke hoornvliesreflex op: de oogleden sluiten zich, de oogbol draait omhoog, waardoor het hoornvlies zich van gevaar verwijdert, en er verschijnt traanvocht dat stofdeeltjes wegspoelt. Het afferente deel van de hoornvliesreflexboog wordt geleid door de nervus trigeminus, het efferente deel door de nervus facialis. Verlies van de hoornvliesreflex treedt op bij ernstige hersenschade (shock, coma). Het verdwijnen van de hoornvliesreflex is een indicator van de diepte van de anesthesie. De reflex verdwijnt bij sommige laesies van het hoornvlies en de bovenste cervicale delen van het ruggenmerg.

De snelle reactie van de vaten van het marginale lusnetwerk op irritatie van het hoornvlies vindt plaats met behulp van sympathische en parasympathische zenuwen, die zich in de perilembale zenuwplexus bevinden. Ze zijn verdeeld in twee uiteinden, waarvan er één naar de wanden van het vat loopt en de andere het hoornvlies binnendringt en contact maakt met het vertakte netwerk van de nervus trigeminus.

Normaal gesproken is het hoornvlies transparant. Deze eigenschap is te danken aan de speciale structuur van het hoornvlies en de afwezigheid van bloedvaten. De convex-concave vorm van het transparante hoornvlies zorgt voor de optische eigenschappen. Het brekingsvermogen van lichtstralen is voor elk oog verschillend en varieert van 37 tot 48 dioptrieën, meestal tot 42-43 dioptrieën. De centrale optische zone van het hoornvlies is bijna bolvormig. Naar de periferie toe is het hoornvlies in verschillende meridianen ongelijkmatig afgevlakt.

Functies van het hoornvlies:

• hoe de buitenste oogkapsel een ondersteunende en beschermende functie vervult dankzij de sterkte, hoge gevoeligheid en het vermogen om het voorste epitheel snel te regenereren;
• hoe het optische medium de functie van lichttransmissie en -breking vervult vanwege zijn transparantie en karakteristieke vorm.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]